内容发布更新时间 : 2024/5/22 10:32:57星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

大连海洋大学毕业设计（论文） 第三章 硬件设计

直接进行访问，使用相同的指令的下半部分IRAM。他们不能被通过@ R0或@ R1间接访问。SFR的16位寻址。

程序存储器（PMEM，虽然不太常见的用法比IRAM和XRAM）是64 KB只读存储器，在一个单独的地址空间地址0处开始。这可能是上或片外的，这取决于所使用的芯片上的特定模型。只读程序存储器，但8051上使用的片上闪存和一些变种的重新编程的内存在系统或应用程序提供了一种方法。除了代码，它是未能存储在程序存储器中的只读数据，MOVC A，@ DPTR指令访问。数据是取自指定的地址在16位的特殊功能寄存器DPTR。

外部数据存储器（XRAM）是第三的地址空间中，也开始在地址0。它也可以是上或片，是什么使得它的“外部”的是，它必须使用MOVX指令（移动外部）访问。许多变种的8051包括标准的256字节IRAM加在芯片上几KB的XRAM。

管脚说明：

VCC：+5v。 GND：接地。

P0口：可做一般I/O使用，当做输入或输出时应在外部接提升电阻，外部记忆体扩充时，当做数据总线（D0~7）及地址总线（A0~7）。由ALE结交输出信号时复用。

P1口：一般I/O使用，內部设有提升电阻。 P2口：p2是一个8位双向I / O端口内部上拉。端口2输出缓冲器可汇/源四TTL输入。当1s被写入端口2引脚，它们被拉高上拉，可以用来作为输入信号。作为输入，端口2 pins被外部拉低将源电流（IIL），因为内部上拉。p2发出的高位地址字节在提取从外部程序存储器和访问外部数据存储器，使用16位地址（MOVX @ DPTR）。在这种应用中，p2发射1时，使用强大的内部上拉。在访问外部数据存储器，使用8位地址（MOVX@ RI），p2发出的内容P2特殊功能寄存器。P2口也接收高位地址位和一些控制信号在闪存程序明和核实。

P3口：端口3是一个8位双向I / O端口内部上拉。 3口输出缓冲器可汇/源四TTL输入。当1s被写入港口3 pins，他们拉高由内部上拉，并可以作为输入。作为输入，p3口被外部拉低将源电流（IIL），因为上拉。p3 编程和校验接收一些控制信号。p3也可以用不同的特殊功能的AT89S51所示。

管脚 备选功能

P3.0 RXD 串行通信输入端

P3.1 TXD 串行通信输出端 P3.2 /INT0 外部中断0的输入端 P3.3 /INT1 外部中断1的输入端 P3.4 T0 计时器0的脉冲输入端 P3.5 T1 计时器1的脉冲输入端

P3.6 /WR 片外数据存储器“写控制”信号输出端 P3.7 /RD 外部数据存储器“读控制”信号输入端 P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。该引脚上出现两个机器周期高，而振荡器运行复位设备。该引脚驱动高看门狗超时后的98个振荡器周期。在默认状态下，复位高输出功能位已启用。

ALE/PROG：地址锁存使能（ALE）是一个输出脉冲锁存地址低字节访问外部存储器。

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该引脚也是在闪存编程脉冲输入（PROG）编程。在正常操作中，ALE是在一个恒定的速率1/6振荡器的频率发射并可能用于外部定时或定时的目的。但是，请注意，一个ALE脉冲被跳过每次访问外部数据存储器。如果需要，可以禁止ALE操作通过设置位0 SFR位置8EH。随着位设置，ALE是活跃仅在MOVX或MOVC指令。否则，该引脚微弱拉高。

设置的ALE禁止位微控制器有没有效果，如果是在外部执行模式。

/PSEN：片外程序存储器的选通，当单片机需要从片外ROM读取内容时，此段将输出低电平，已控制片外ROM进行输出。

/EA/VPP：外部访问启用。EA必须绑到GND为了使设备来代码从0000H开始上升到FFFFH的外部程序存储器位置。但是请注意，如果锁定位1编程，EA将在内部上reset.EA锁存应绑VCC内部程序执行。该引脚还收到12伏的编程使能在闪存编程电压（VPP）。 XTAL1输入到反相振荡放大器和输入到内部时钟工作电路。 XTAL2从反相振荡放大器的输出

振荡器特性:

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。单片机管脚图

图3.AT89C51管脚图

单片机的中断与复位

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中断的概念

当CPU正在处理一个事件，当事件发生时，外面快的CPU来处理请求，使CPU暂停当前的工作，转去处理事件。中断服务处理了事件，然后再返回到原来的地方继续中止原来的工作，这样的过程被称为一个中断。

89C51的中断系统

AT89S51总共有5个中断向量：两个外部中断（INT0和INT1），两个定时器中断（定时器0和1），和串口中断。这些中断源可以单独启用或禁用通过设置或清除位在特殊功能寄存器IE。IE浏览器中还包含了一个全局禁止位，例如EA，禁用所有中断一次。请注意，IE.6和IE.5位的位置是未实现的。用户软件不应该写1s这些位的位置，因为他们可能会在未来AT89产品中使用。定时器0和定时器1旗帜，TF0和TF1，定于S5P2其中定时器周期溢出。的值在下一个周期中的电路，然后由调查。

（1）内部中断源：

TF1：当T1计数产生溢出时，由硬件置位TF1，定时器T1的溢出中断标记,。当CPU响应中断后，再由硬件将TF1清0。

TF0：与TF1类似。

TI、RI：串行口发送、接收中断。 （2）中断源：

外部中断请求源：即外中断0和1，通过INT0、INT1单片机上有两个引脚的经由外部引脚引入的也就是P3.2、P3.3这两个引脚。外部中断与内部TCON中有四位有关。

IT1：INT1触发方式控制位，IT1=0，INT1为低电平触发，IT1=1，INT1为负跳变触发。 IE1：INT1中断请求标志位。当有外部的中断请求时，这位就会由0跳变成1，在CPU响应中断后，由硬件将IE1清0。

IT0、IE0的用途和IT1、IE1相同。 （3）中断寄存器IE

中断的允许或禁止是由片内可进行位寻址的8位中断允许寄存器IE来控制的。 有EX0 EX1 ES ET0 ET1 EA等

其中EA是总开关，如果它等于0，则所有中断都不允许。 ES－串行口中断允许

ET0－定时器0中断允许，EX0－外中断0中断允许。 ET1－定时器1中断允许，EX1－外中断1中断允许。 (4)中断服务入口与自然优先级

外中断0：0003H；定时器0：000BH；外中断1：0013H；定时器1：001BH 串口 ：0023H

器有限及顺序为由高到低。

通过IP来确定优先级的高低，若对应的中断为低优先级则将IP设置为0，同理若是高优先级则将IP设置为1。

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单片机复位电路

将单片机初始化为OOOOH，是执行新程序的必要条件，此操作叫做单片机的复位。当程序运行出现bug或由于某些操作失误系统处于崩溃时，对单片机进行复位可以解决此类问题。

在本次的设计中必须对单片机复位，再继续进行设计。每次要使用单片机时都要对其进行复位初始化。复位是第一步也是最重要的一步，其目的是使单片机和处于一个稳定的状态。单片机要想通过复位必须结合其外部复位电路来完成，而只靠自己本身无法完成，通过电复位和按键复位才可以有效完成复位。我们在设计单片机复位时，有不同的选择，而上电复位可以利用电容器的充放电来实现，是我们选择的首要方式,上电复位利用电容器的充电实现。一般来说电容参数为：电容值为1uF，晶振为12MHZ，。图中给出了复位电路参数。上电要求接通电源后，单片机实现自动复位操作。通过RST的高电平保持一段时间，使得单片机复位，上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。

同时单片机的的个别引脚信号同时也受到了复位操作的影响同时一些寄存器也受复位影响。单片机复位时工作正确的第一步，也是最重要的一步，采用按键电平复位方式，虽然简单但是必不可少，同样对于以后的实验也要首先对单片机进行复位。

3.2气体传感器模块

随着我国燃气的巨大发展及西气东输工程的持续进行，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。但每年都有关于由于可燃性气体泄漏而造成的生产生活夫人安全问题，造成了巨大的人员伤亡与财产损失。一氧化碳（CO）化学性质稳定，常态下和空气没有区别，且没有气味，密度较空气要轻，单位体积下溶于水的量有限。当含碳元素不完全燃烧时，可产生大量一氧化碳，高浓度一氧化碳对人体有巨大危害，或即使长时间吸收较低浓度的一氧化碳，也有一定几率造成急性中毒。氧分子和血红蛋白的结合能力是一氧化碳与血红蛋白结合能力超过的0.005-0.003倍之间，当CO与血红蛋白结合形成的碳氧血红蛋白含量达到5%时，就会对人体产生慢性损害，吸入一定量的一氧化碳会导致昏迷，严重者会死亡。当一氧化碳进入人体，最终到达血液循环系统后，就会大量取代氧分子而与血红蛋白相结合。若是CO中毒严重，轻者于康复过程中可能会发生视觉听觉功能失调、丧失记忆等病症或引起视觉及神经上的问题，严重者会导致大脑皮层受损甚至发生死亡。甚至，因室内可燃性气体浓度过高而造成的爆炸不能忽视的，气体检测器则是重中之重。

所谓气体检测器是一种装置，检测各种气体的存在下在一个区域内，通常作为安全设备的重要组成以及这种类型的设备是用于检测气体的泄漏和接口与控制系统的处理，以便可以自动关闭。气体检测仪可以在发生泄漏的地方运营商敲响了警钟，让他们有机会离开该地区。这种类型的设备是很重要的，因为有许多气体，可能是有害的有机生活，如人或动物。气体探测器，可用于探测可燃，易燃和有毒气体，和氧气耗尽。这种类型的设备被广泛使用在工业中可以找到的各种地点，如石油钻井平台，监视制造过程的和正在出现的技术，例如光电它们也可用于消防。

气体探测器通常是电池供电。他们传送的声音和可视信号，如报警和闪烁的灯光，检测到危险水平时，燃气蒸汽通过一系列的警告。作为探测器测量的气体浓度，该传感器响应校

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准气体，作为参考点或零点规模。由于传感器的检测超过预先设定的报警级别，报警或信号将被激活。作为单位，气体探测器作为便携式或固定设备。最初，产生检测器检测到一个单一的气体，但现代的单元可检测一些有毒或可燃气体，或者这两种类型的组合。支持欧洲共同体称为MINIGAS协调的项目，该项目由芬兰VTT技术研究中心的研究。该研究项目旨在开发新型基于光子气体传感器，并支持创建较小的仪器具有同等或更高的速度和灵敏度比传统的实验室级气体探测器。

气体传感器可以分为气体检测器，气体检测器是两种主要类型：便携设备和固定式气体检测器的操作机构（半导体，氧化，催化，红外等）。第一个是用来监视人员周围的气氛，并在衣物上，或在皮带/线束被穿戴。气体探测器的第二个不同的是固定型的，它可用于检测一个或多个气体类型。固定式探测器通常安装在靠近过程领域的工厂或控制室。一般来说，它们都安装上固定式钢结构温和的和电缆连接到SCADA系统进行持续监督和跳闸连锁紧急情况下可以激活的探测器。较新的气体分析仪可以向上突破的分量信号，在复杂的气体中，同时确定了几个气体。

燃气报警器可分为民用可燃气体报警器、复合型可燃性气体报警器、有毒有害气体报警器三大系列产品[6]。

(1)居民家庭用的燃气报警器一般为民用可燃气体报警器,一般安装在厨房煤气管道上，遇燃气泄漏到一定量时，报警器有数字显示或同时伴声光报警，同时联动其它外部设备,有的报警器在报警时可自动关闭燃气阀门，以防燃气继续泄漏；有的报警器则可自动开启风扇，把燃气赶出室外。

(2)复合型可燃性气体报警器及有毒有害气体报警器工业用可燃性气体报警器及有毒有害气体报警器的区别只是存在于检测探头，而在原理和应用中都很相近，根据检测环境的不同可将工业用燃气报警器及有毒气体报警器，分为探测器、控制器和检漏仪。 任何一个完整的气体传感器都必须具备以下条件： 稳定性

稳定性是在整个工作时间的传感器的响应取决于零点漂移间隔漂移的基本稳定，并且能选择性地检测某种单一气体，而对共存的其它气体不响应或低响应。好在没有目标气体传感器的输出变化的响应在整个工作时间则成为零点漂移。在理想的情况下，在连续运行条件下的传感器，每个零点漂移小于10％。对检测信号响应速度快，重复性高的情况下也要使其零点漂移稳定，且长期工作稳定性好。 选择性

选择性亦称为交叉灵敏度，在对于多种气体检测的过程中是十分重要的。可确定由所述传感器测量的响应，这等同于一定浓度的目标气体所产生的传感器的响应产生的干扰气体的浓度。交叉灵敏度降低了测量的可重复性和可靠性，较高的灵敏度，和一定的稳定性，对于商用气体传感器是必不可少的条件。

生物学，化学是传感器的主要设计参考依据，而其灵敏度主要由所使用的技术所决定的。传感器结构是指传感器的输出变化量与所测得的输入的变化的比率。对被测气体具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的气体浓度。首先要考虑的是选择一个确定的方法，检测

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